-
Die
Erfindung betrifft einen Querträger
zwischen zwei seitlichen Randbereichen einer Fahrzeugstruktur nach
der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Derartige
Querträger
erstrecken sich im Rahmen einer Kraftfahrzeugstruktur unter anderem üblicherweise
zwischen den vorderen bzw. A-Säulen und
erfüllen – zum Teil
abhängig
vom Hersteller des Fahrzeuges – unterschiedliche
Funktionen. Im weitesten Sinne dienen sie dabei als Cockpitträger bzw. als
Halteeinrichtung für
zahlreiche Anbauteile, wobei lediglich beispielhaft die Befestigung
von Elementen der Lenksäule,
Teile von sogenannten Airbag-Systemen, Komponenten von Lüftungs- und/oder Klimatisierungseinrichtungen,
eines Handschuhfaches und gegebenenfalls auch von allen erdenklichen
Schaltungseinrichtungen genannt seien. Diese Querträger üben darüber hinaus
nach Maßgabe
ihrer konstruktiven Ausbildung auch eine Versteifungsfunktion auf die
Fahrzeugstruktur aus, um so den Sicherheitsanforderungen zu genügen.
-
In
der Vergangenheit wurden die Querträger üblicherweise als Stahlrohrkonstruktionen
ausgebildet, die mit zahlreichen, jeweils individuell auf die anzubindenden
Anbauelemente ausgerichteten Halteelementen verschweißt wurden.
Die Halteelemente bestehen ihrerseits dabei wiederum aus miteinander verschweißten Einzelteilen,
an denen an geeigneter Stelle Verschraubungspunkte vorgesehen sind,
die hinsichtlich ihrer Lage an die jeweiligen Anbauelemente angepaßt sind.
-
Solche
aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionselemente, einschließlich der
genannten Halteelemente für
die Anbauelemente können
dabei aus Stahl ausgebildet sein. In Abhängigkeit von der jeweiligen
konstruktiven Ausbildung des Querträgers kann in diesem Bauelement
jedoch eine bedeutende Masse verkörpert sein. Die aus Gründen des
Umweltschutzes geforderte Treibstoffeinsparung beim Betrieb setzt
jedoch auch bei Optimierung der Motorentechnik eine Massenreduzierung
der Kraftfahrzeuge voraus.
-
Darüber hinaus
bestehen aufgrund der zahlreichen Schweißnähte solcher bekannter Konstruktionselemente
häufig
Probleme, die Verschraubungspunkte mit den Anbauelementen und gegebenenfalls Verbindungspunkte
des Querträgers
mit den genannten A-Säulen
nach Maßgabe
einer gewünschten
geringen Toleranz bereitzustellen, da beim Schweißen die
Teile durch die Wärmeentwicklung
verformt werden.
-
Weiterhin
beansprucht ein solches Bauteil aufgrund der festen Verbindung des
Querträgers
mit den Halteelementen beim Straßen- oder auch Schienentransport
einen bedeutendes Frachtvolumen.
-
Aufgrund
dieser Nachteile wurden in neuerer Zeit Querträger eingesetzt, die sich über die
Breite des Kraftfahrzeuginnenraums erstrecken und an deren Unterseite
eine Halterung für
die Lenksäule
angeschraubt ist, wobei der Querträger aus drei Leichtmetallstrangpreßteilen
besteht, nämlich
zwei Seitenteilen mit einem geschlossenen Kastenprofil und einem
mit diesen verschweißten
Mittelteil.
-
Dadurch,
daß die
den Querträger
bildenden Teile aus Leichtmetallstrangpreßprofilen bestehen, die bei
der Fertigung lediglich in der erforderlichen Länge abgeschnitten und dann
zusammengeschweißt
werden, sind der Aufwand und die Kosten für die Herstellung des Querträgers und
insbesondere auch für
das Werkzeug wesentlich geringer als bei einem aus einem Stahldruckgußteil bestehenden Querträger.
-
Auch
aus der
DE 296 19
133 U1 ist ein Querträger
zwischen zwei seitlichen Randbereichen einer Fahrzeugstruktur mit
wenigstens einem Halteelement zur Anbindung von Fahrzeugfunktionselementen
bekannt, wobei der Querträger
aus einem Leichtbauwerkstoff besteht. Dabei kann der Querträger vorzugsweise
aus wenigstens zwei lösbar
miteinander in Verbindung stehenden Teilabschnitten gebildet sein,
wobei diese in einer steckbaren, verdrehsicheren Verbindung stehen
und die Verbindung durch eine Verschraubung oder in sonstiger Weise
gesichert wird.
-
Durch
die Unterteilung des Querträgers
in Teilabschnitte verbessern sich damit die Transportmöglichkeiten
des gesamten Konstruktionselementes, da die Unterteilung auch mit
Hinblick auf eine Minimierung des benötigten Frachtvolumens vorgenommen
werden kann.
-
Dadurch,
daß das
Konstruktionselement aus zwei Teilen, die relativ zueinander nach
Maßgabe
eines definierten Wegelements unter Energieabsorption verschiebbar
sind, ausgebildet ist, wobei die genannten Teile mit den ebenfalls
genannten Teilabschnitten des Querträgers in unmittelbarer Verbindung
stehen, kann bei einem Unfall durch die Verschiebung der Teile zueinander
Energie absorbiert werden und somit der in diesem Dokument beschriebene
Querträger
zu einer noch sichereren Ausgestaltung eines Kraftfahrzeuges dienen.
-
Aus
der
DE 196 05 370
C2 ist ein Rahmenquerträger
bekannt, der mit zwei Aufbausäulen,
also mit seitlichen Randstrukturen, des Kraftfahrzeugs verbunden
ist. Mit einem weiteren Querträger
unterhalb des Rahmenquerträgers
wird eine baulich vereinfachte Ausführung einer Stütze im Bereich
der Windschutzscheibe und der Lenksäuleneinheit geschaffen.
-
Aus
der
DE 195 37 408
C1 kann der Fachmann zwei Teilabschnitte eines „Trägers", der in diesem Fall
eine in Fahrzeuglängsrich tung
ausgerichtete Stützstrebe
ist, erkennen, die in Anlage zueinander gebracht sind und dabei
einen Überdeckungsbereich bilden.
Diese Anordnung ist insbesondere für einen Frontalaufprall und
mit einem Querträger
offensichtlich als rohrförmige
starre Querverbindung zwischen den A-Säulen ausgelegt.
-
Ein
solcher Querträger,
der in wenigstens zwei Teilabschnitte unterteilt ist, wird ebenso
in der
DE 197 15 069
A1 beschrieben.
-
Bei
diesen aus mehreren Teilen gebildeten Querträgern hat es sich gezeigt, daß eine Einhaltung einer
relativ kleinen Toleranzgrenze zwar möglich ist, daß jedoch
ein sehr hoher Aufwand betrieben werden muß, um eine genaue Maßhaltigkeit
der einzelnen Teile und Verbindungsstücke zu erreichen. Dies liegt
insbesondere daran, daß die
beiden Abschnitte des Querträgers
ineinandergesteckt werden und somit eine große Paßgenauigkeit aufweisen müssen.
-
Daneben
ist es aus der
DE 42
32 847 A1 auch bekannt, einen Querträger aus drei Teilstücken auszubilden.
Das Mittelteil weist dabei einen etwa L-förmigen Querschnitt auf. Die
zwei an dieses Mittelteil angesetzten Seitenteile sind im Querschnitt
im wesentlichen rechteckig, wobei die Seitenteile an das Mittelteil
angeschweißt
sind und paßgenau
in dem Mittelteil aufgenommen werden.
-
Auch
hierbei muß zumindest
bei der Ausbildung der Profile eine genaue Maßhaltigkeit eingehalten werden,
damit ein Verschweißen
der Teile überhaupt
möglich
ist und die gebildete Schweißnaht auch
eine ausreichende Stabilität
aufweist.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Querträger bereitzustellen,
der unter verbesserter Maßhaltigkeit
eine stabile Verbindung der beiden Teilabschnitte auch bei einem
Seitenaufprall gewährleistet.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabenstellung geht die Erfindung von einem Querträger gemäß der eingangs
genannten Art aus, der die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Patentanspruches 1 aufweist.
-
Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem sich durch die
Anlage zweier Teilabschnitte eines Querträgers ergebenden Überdeckungsbereich
ein dritter Teilabschnitt angeordnet ist. Die Mehrteiligkeit des
Querträgers
bringt einen entscheidenden Vorteil mit sich, nämlich, dass zur Herstellung
der Teilabschnitte kleinere Werkzeuge verwendet werden können und
dadurch die Maßhaltigkeit
wesentlich verbessert werden kann. Gleichzeitig wird durch den dritten
Teilabschnitt eine erhöhte
Stabilität
im Überdeckungsbereich,
d.h. im Verbindungsbereich der beiden ersten Teilabschnitte erreicht.
-
Ein
solcher, zwischen zwei seitlichen Randbereichen einer Fahrzeugstruktur
angeordneter Querträger,
der aus wenigstens drei Teilabschnitten gebildet ist, wobei zumindest
zwei der Teilabschnitte derart in Anlage aneinandergebracht sind,
daß sie zumindest
teilweise einen Überdeckungsbereich
bilden, weist den Vorteil auf, daß durch eine derartige Verbindung
die Einzelteile des Querträgers,
also insbesondere die Teilabschnitte, mit einer geringeren Maßhaltigkeit
hergestellt werden können
als dies bisher von aus mehreren Teilen ausgebildeten Querträgern des
Standes der Technik möglich
war.
-
Hierbei
ist zu beachten, daß das
in Anlage Aneinanderbringen gemäß der vorliegenden
Erfindung so zu verstehen ist, daß die jeweiligen Außenkonturen
der jeweiligen Teilabschnitte aneinander angelegt werden.
-
Das
Befestigen der beiden Querträger
aneinander kann dann einfach über
Stifte oder Schrauben erreicht werden, die durch diesen Teilabschnitt hindurchgeführt werden.
-
Zwar
muß eine
Sicherung dieser Befestigungsstifte oder -schrauben mittels einer
Verschraubung nicht unbedingt erfolgen, doch ist eine solche nicht
ausgeschlossen. Darüber
hinaus könnten
die beiden aneinander in Anlage gebrachten Teilabschnitte jedoch
auch miteinander verschweißt
werden oder vernietet werden.
-
Da
nicht unbedingt eine feste, beispielsweise verschweißte oder
vernietete, Verbindung der beiden Querträger notwendig ist, um eine
stabile Struktur zu erhalten, kann dieser Querträger vorteilhafterweise auch
derart ausgebildet sein, daß die
Teilabschnitte zumindest teilweise für den Einbau in ein Fahrzeug
in ihrer Erstreckungsrichtung, d.h. in Y-Richtung des Fahrzeugs,
zueinander verschieblich sind. So kann ein Querträger an die
Toleranzen der Karosserie angepaßt werden und nach dem Einbau
in der gewünschten,
angepaßten
Position im Fahrzeug fixiert werden.
-
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und dem anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
-
Es
zeigt hierbei:
-
1 einen Querträger gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in einer Explosionsdarstellung; und
-
2 den Querträger von 1 in einem zusammenmontierten
Zustand.
-
Wie
nun der 1 und der 2 zu entnehmen ist, ist
ein zwischen zwei seitlichen Randbereichen einer Fahrzeugstruktur
anzuordnender Querträger 1,
der wenigstens zwei Teilabschnitte 2A, 2B, 2C aufweist,
derart ausgebildet, daß zumindest
zwei der Teilabschnitte 2A, 2B derart in Anlage
aneinander gebracht werden, daß sie
zumindest teilweise einen Überdeckungsbereich 3 bilden.
-
Da
die 1 eine Explosionsdarstellung
eines Querträgers
darstellt, der in 2 in
seinem zusammengebauten Zustand gezeigt ist, ist der Figur zu entnehmen,
daß gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
die beiden äußeren Teilabschnitte 2A, 2B etwa
mittig den Überdeckungsbereich 3 bilden.
-
In
diesem mittleren Überdeckungsbereich 3 ist
gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
ein dritter Teilabschnitt 2C an den anderen beiden Teilabschnitten 2A, 2B angeordnet.
Dabei weisen die beiden äußeren Teilabschnitte 2A, 2B nach ihrem Überdeckungsbereich 3 vorzugsweise
einen weiteren Überdeckungsbereich
auf, nämlich
hier einen ineinandergesteckten Bereich 4A bzw. 4B.
Einen solchen Bereich, in dem die beiden Teilabschnitte 2A, 2B einen
ineinandergesteckten Bereich 4A, 4B bilden, muß bei einem
Querträger 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht zwangsläufig
gebildet werden. Jedoch wird der Zusammenbau oder der Einbau des
Querträgers 1 dadurch
erleichtert, da eine gewisse Führung
beim Zusammenbauen vorgegeben ist.
-
Daneben
können
die Überdeckungsbereiche 3 jedoch
ebenso Führungsnuten 5,
wie es in 1 dargestellt
ist, aufweisen.
-
Ein
solcher erfindungsgemäßer Querträger 1 kann
als eine Art Baulehre in einer Instrumententafel zur einfacheren
Montage der anderen Elemente dienen, wobei der Querträger 1 in
seinen Abmessungen auf Konstruktionslage liegt und gegebenenfalls
sogar in der Lage ist, zusätzliche
Toleranzen des Rohbaus beim Einbau des Cockpits im Fahrzeug zu kompensieren.
Darüber
hinaus erfüllt
der erfindungsgemäße Querträger 1 alle
Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit und Steifigkeit, wie auch
bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen.
-
Um
seine Funktion als Lehre sicherzustellen, wurde gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine dreiteilige Bauweise des Querträgers 1 gewählt, die
hier jedoch nur beispielhaft erwähnt
sein soll. Eine solche Bauweise zeichnet sich insbesondere dadurch
aus, daß bei
der Herstellung der Teilabschnitte 2A, 2B, 2C kleinere
Werkzeuge verwendet werden können.
Dadurch können
geringere Maßabweichungen
der Teilabschnitte 2A, 2B, 2C und damit
auch des Querträgers 1 insgesamt
erreicht werden.
-
Weiterhin
kann der Querträger 1 gegenüber bisherigen
Druckgußträgern bei
der Fertigung der einzelnen Abschnitte mit kleineren Werkzeugen
besser verändert
werden, da die Zykluszeiten bei der Werkzeugverfügbarkeit der Einzelteilwerkzeuge
kürzer
sind.
-
Daneben
ist es auch denkbar, daß an
dem Querträger 1 Stellen
definiert sind, die zur Aufnahme des Systems im Rohbau des Kraftfahrzeuges
sowie auch zur Befestigung von weiteren Fahrzeugbauteilen, wie zum
Beispiel der Instrumententafel oder des Heizungskastens, dienen
können.
-
Zur
Sicherstellung der sogenannten Crash-Anforderungen hinsichtlich
der Zurückhaltung von
Heizungskasten, Lenkung und weiterer Anbauteile wurde der Querträger 1 erfindungsgemäß so ausgeführt, daß sich die
beiden äußeren Teilabschnitte 2A, 2B in
der Mitte überlappen
und jeweils in ihrem Endbereich in die Gegenseite Y-variabel, d.h. in
Y-Richtung des Fahrzeugs verschieblich eingesteckt werden. Durch
die Verbindung mittels Schrauben 6 mit dem mittleren Teilabschnitt 2C,
wird die schon ohne Schrauben 6 bereits form- und kraftschlüssige Verbindung
von links nach rechts gesichert.
-
Dabei
ist es möglich,
die Verschraubung nur unvollständig
vorzumontieren, das gesamte Cockpit auf dem Träger anzubringen und es bei
der Montage im Fahrzeug durch die Y-Verschiebbarkeit des Querträgers 1 auf
den Rohbau, wie zum Beispiel der Anordnung der A-Säulen, auszurichten.
Bei einer geeigneten Form der Verkleidungsteile kann so ein optimaler
Spalt zu den Türen
erreicht werden, indem die Verkleidungsteile außen am Querträger fest
und zur Mitte hin verschieblich gelagert werden. Dies wäre beispielsweise
derart denkbar, daß die Öffnungen
in den äußeren Trägerteilen 2A, 2B als
Langlöcher
ausgebildet sind.
-
Wird
nun in der Mitte eine passende Verkleidung montiert, wird ein hoher
Qualitätsanspruch
bei einem nur geringen Mehraufwand erreicht.
-
An
dem Querträger 1 kann
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Abgleitkonsole 7 für eine Pedalerie
vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich um eine Art Abstützstrebe
des Querträgers 1,
welche an deren der Fahrzeugfront zugewandten Seite im Bereich der
Pedalerie angeordnet ist. Diese kann dabei beispielsweise entweder
Z-förmig
ausgebildet sein oder einfach nur einen Knick aufweisen. Diese Abgleitkonsole 7 dient
dazu, bei normaler Belastung eine unerwünschte Lenkradschwingung zusätzlich auf
eine Stirnwand bzw. Spritzwand hin abzustützen und in einem Crash-Fall
an einer vordefinierten Stelle, nämlich der Kröpfung oder
dem Knick, abzubrechen. Dadurch kann in einem Crash-Fall verhindert
werden, daß sich
die Lenkung des Fahrzeuges aufstellt, wenn die Stirnwand durch die
Pedalerie belastet wird.
-
Besonders
vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Querträger 1 derart
ausgebildet ist, daß er Befestigungspunkte 8, 9 aufweist,
an denen Anbauteile insbesondere in Form einer Direktverschraubung
angebracht werden können.
Unter Direktverschraubung ist hierbei zu verstehen, daß man nicht mit
einer separaten Mutter oder Steckklipse arbeiten muß, sondern über entsprechende
Schrauben direkt die Anbauteile an den Querträger 1 anschrauben kann.
-
Bei
den Anbauteilen 8, 9 handelt es sich insbesondere
beispielsweise um einen Handschuhkasten 8, oder einen Luftsack
bzw. Airbag für
den Beifahrer 9.
-
Dabei
hat es sich gezeigt, daß es
besonders vorteilhaft ist, wenn in mindestens einem Teilabschnitt 2C,
z.B. in dem mittleren Teilabschnitt 2C, wie in der Figur
gezeigt, Einbauteile 10 aufgenommen werden können.
-
Gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
weist dabei der mittlere Teilabschnitt 2C im wesentlichen
die Form einer Leiter auf, und kann beispielsweise eine Navigationseinheit 10A,
ein Radio 10B, eine Ablage 10C, eine Schalterleiste 10D oder auch
einen Aschenbecher 10E aufnehmen. Die in der Leiter aufnehmbaren
Einbauteile 10A, 10B, 10C, 10D, 10E sind
dabei in den Figuren nicht dargestellt, sondern nur deren Lage.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist dabei der die Einbauteile 10A, 10B, 10C, 10D, 10E aufnehmende
Teilabschnitt 2C zumindest einen verformungsgünstigen Bestandteil 11 auf.
Gemäß der gezeigten
Ausführung ist
der verformungsgünstige
Bestandteil 11 durch einen gewellten Steg in dem leiterförmigen mittleren Teilabschnitt 2C gebildet.
-
Dieser
wellenförmig
ausgebildete verformungsgünstige
Bestandteil 11 ist unter Energieaufnahme deformierbar.
Dies ist insbesondere bei einer Verunfallung vorteilhaft, wenn ein
Aufprall, beispielsweise durch den Kopf eines Passagiers stattfindet.
-
Würde die
Verbindung mittels eines geraden Stegs durchgeführt, bestünde eventuell das Risiko, daß dieser
Steg bei einem Schlag infolge eines Aufpralls eines Passagiers abreißt, und
dann keine Energie mehr aufgenommen werden kann. Ein in einer Welle
geformter Steg bietet die Möglichkeit,
die Kraft gleichmäßig über die
Welle zu verteilen, um zu einer gleichmäßigen Deformation dieser Welle
zu führen, d.h.
sie nach Art einer Ziehharmonika auseinanderzuziehen.
-
Eine
solche Ausgestaltung des mittleren Teilabschnittes 2C des
Querträgers 1 führt dazu,
einen Verformungsweg zur Verfügung
zu stellen, ohne daß das
Bauteil selbst überlastet
wird und reißt.
-
Darüber hinaus
ist gemäß der gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
der Bereich der Lenkradaufnahme massiv verrippt 12, um
eine sehr steife Konstruktion zu bilden und dadurch die Lenkradschwingungen
so gut wie möglich
zu reduzieren.
-
In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wäre es darüberhinaus
auch möglich
in einem der äußeren Teilabschnitte 2A, 2B des Querträgers 1 Teile
einer Lenksäule,
wie beispielsweise ein Mantelrohr, direkt an dem Querträger 1 zu integrieren
und zwar je nach Ausgestaltung des Fahrzeuges (Rechtslenker oder
Linkslenker) auf der in Vorwärtsfahrtrichtung
gesehen rechten oder linken Seite des Querträgers 1. Dadurch wird
es möglich, daß an einem
Teilabschnitt 2A, 2B des Querträgers 1 schon
zumindest Teile der Lenksäule
vormontiert werden können
und dann so zusammen mit dem Querträger 1 in das Fahrzeug
eingebaut werden können.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Querträger 1 zumindest
teilweise aus einem Leichtbauwerkstoff gebildet. Hierbei kann beispielsweise
Magnesiumdruckguß verwendet
werden, da bei diesem Werkstoff ein sehr großes Leichtbaupotential bei
guten Festigkeiten und Steifigkeiten gewährleistet ist. Darüber hinaus
wäre jedoch
auch Aluminiumdruckguß verwendbar.
-
Mit
einem Querträger
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es somit also zusammenfassend möglich, eine erhöhte Funktionsintegration
gegenüber
bekannten Systemen zu schaffen, welche durch den mehrteiligen Aufbau
in Verbindung mit den damit möglichen
unterschiedlichen Entformungsrichtungen der Teile erreicht wird.
Durch diese Funktionsintegration werden die Kosten für das Fahrzeug
und dessen Gewicht deutlich reduziert.